Первому в мире сменному объективу с линзами из флюорита Canon FL-F300mm f/5.6 исполнилось 50 лет — он был впервые выпущен в продажу в 1969 году. Синтетический флюорит используется не только в объективах Canon для фотокамер, но и в других продуктах компании, включая объективы для вещательных камер и телескопов.
Линзы из флюорита — кристаллов фторида кальция (CaF2) — в сочетании с линзами из оптического стекла помогают почти полностью устранить хроматические аберрации. Однако природные кристаллы флюорита слишком малы, чтобы их можно было использовать в фотообъективах. Компания Canon первой решила использовать особые свойства флюорита при создании объектива, с помощью которого можно получать яркие изображения с точной цветопередачей, чего невозможно добиться с линзами из обычного оптического стекла. В августе 1966 года стартовала программа Canon F Plan, нацеленная на разработку высококачественного объектива с оптическими элементами из флюорита.
В 1950 году был открыт метод синтеза кристаллов флюорита, что позволило использовать их в разработке оптических устройств. Однако чтобы вырастить кристаллы фторидов, необходимы особые условия: вакуум и температура выше 1000 градусов Цельсия. Поэтому запуск массового производства крупных кристаллов без примесей был сопряжен с трудностями как при установке оборудования, так и при самом процессе изготовления.
Несмотря на это, стремясь разработать высококачественный объектив, специалисты Canon успешно синтезировали первые кристаллы флюорита в электропечи в марте 1967 года, а в феврале 1968 года была внедрена технология массового производства синтетических кристаллов флюорита. В то время флюорит нельзя было полировать как обычное оптическое стекло. Поэтому в Canon разработали альтернативную технологию машинной обработки для полировки хрупкого материала, на которую, однако, уходило в четыре раза больше времени, чем на обычную. В мае 1969 года был выпущен первый сменный объектив Canon с линзами из синтетического флюорита, FL-F300mm f/5.6. С тех пор элементы из этого материала стали неотъемлемой частью высококачественных объективов Canon.
В декабре 1974 года была основана компания Optron Inc. (сейчас Canon Optron), которая начала массовое коммерческое производство кристаллов флюорита. В процессе усовершенствования технологий высокотемпературного вакуума и температурного контроля для массового синтеза флюорита специалисты Canon Optron разработали целый ряд кристаллических материалов с оптическими свойствами. В июле 2007 года Canon Optron предоставила Смитсоновской астрофизической обсерватории 12 линз, в том числе линзу из синтетического флюорита диаметром 40 см. Телескоп с такой линзой способен регистрировать сигналы объектов, находящихся на расстоянии 10 миллиардов световых лет.
Примечание. Свойства флюорита
Проходя через воду или другую прозрачную среду, свет преломляется. Это явление объясняет способность объектива фокусировать проходящий через него свет. Однако степень преломления зависит от цвета пропускаемого луча: например, синий свет, состоящий из более коротких волн, преломляется сильнее, чем красный, состоящий из более длинных волн. В результате свет от одного источника в объективе разделяется на несколько лучей разных цветов, имеющих разные точки фокуса. Это вызывает появление на изображении цветной каймы, называемой хроматической аберрацией.
Хроматическая аберрация возникает, когда луч света проходит через систему линз. Для коррекции цветопередачи используют сочетание низкодисперсионной выпуклой линзы с высокодисперсионной вогнутой линзой. Это позволяет снизить аберрацию, направив лучи света по одной траектории и совместив точки фокусировки лучей разных цветов. Однако даже коррекция хроматической аберрации с помощью линз не может полностью устранить сдвиг точки фокусировки для зеленого света (в спектре находится между синим и красным светом) от общей точки фокусировки. Эта слабая остаточная аберрация называется вторичной хроматической аберрацией, или вторичным спектром. Флюорит практически полностью ее устраняет.
Использование флюорита для устранения хроматической аберрации
По сравнению с оптическим стеклом флюорит обладает очень низким показателем преломления, необычайно низкими показателями частных дисперсий, превосходной проницаемостью для инфракрасного и ультрафиолетового света и другими выдающимися свойствами. Выпуклая линза из флюорита имеет характеристики, не присущие линзам из обычного оптического стекла, поэтому она практически полностью устраняет вторичный спектр и совмещает почти все точки фокусировки красного, зеленого и синего цветов. Таким образом удается практически полностью избавиться от хроматической аберрации.
Оптические элементы из флюорита значительно улучшают характеристики супертелеобъективов, которые в высокой степени подвержены влиянию вторичного спектра из-за своего большого фокусного расстояния. Поэтому компания Canon использует линзы из флюорита в таких современных объективах, как EF400 mm f/2.8 L IS III USM и EF600 mm f/4L IS III USM (оба поступили в продажу в декабре 2018 года). По всему миру фотографы ценят наши супертелеобъективы с элементами из флюорита благодаря их высокой контрастности и точной цветопередаче.
